JP2000208135A - 非水電解質電池用正極およびその製造方法 - Google Patents
非水電解質電池用正極およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非水電解質二次電池において、急速充電時に
は、正極板各部における正極活物質の充電深度が不均一
であることが原因の一つとなって、負極板表面に金属リ
チウムが析出する。 【解決手段】リチウムイオンを可逆的に吸蔵放出するリ
チウム遷移金属複合酸化物、導電剤および結着剤を含む
合剤を備えた多孔構造を有する非水電解質電池用正極に
おいて、多孔中に炭素材料からなる層を設ける。
は、正極板各部における正極活物質の充電深度が不均一
であることが原因の一つとなって、負極板表面に金属リ
チウムが析出する。 【解決手段】リチウムイオンを可逆的に吸蔵放出するリ
チウム遷移金属複合酸化物、導電剤および結着剤を含む
合剤を備えた多孔構造を有する非水電解質電池用正極に
おいて、多孔中に炭素材料からなる層を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質電池用
正極およびその製造方法に属する。
正極およびその製造方法に属する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯用無線電話、携帯用パソコ
ン、携帯用ビデオカメラ等の電子機器が開発され、各種
電子機器が携帯可能な程度に小型化されている。それに
伴って、内蔵される電池としても、高エネルギー密度を
有し、且つ軽量なものが採用されている。そのような要
求を満たす典型的な電池は、特にリチウム金属やリチウ
ム合金等の活物質、又はリチウムイオンをホスト物質
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）である炭素に吸蔵させたリチウ
ムインターカレーション化合物を負極材料とし、ＬｉＣ
ｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩を溶解した非プロトン
性の有機溶媒を電解液とする非水電解質二次電池であ
る。
ン、携帯用ビデオカメラ等の電子機器が開発され、各種
電子機器が携帯可能な程度に小型化されている。それに
伴って、内蔵される電池としても、高エネルギー密度を
有し、且つ軽量なものが採用されている。そのような要
求を満たす典型的な電池は、特にリチウム金属やリチウ
ム合金等の活物質、又はリチウムイオンをホスト物質
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）である炭素に吸蔵させたリチウ
ムインターカレーション化合物を負極材料とし、ＬｉＣ
ｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩を溶解した非プロトン
性の有機溶媒を電解液とする非水電解質二次電池であ
る。
【０００３】この非水電解質二次電池は、上記の負極材
料をその支持体である負極集電体に保持してなる負極
板、リチウムコバルト複合酸化物のようにリチウムイオ
ンと可逆的に電気化学反応をする正極活物質をその支持
体である正極集電体に保持してなる正極板、電解液を保
持するとともに負極板と正極板との間に介在して両極の
短絡を防止するセパレータからなっている。
料をその支持体である負極集電体に保持してなる負極
板、リチウムコバルト複合酸化物のようにリチウムイオ
ンと可逆的に電気化学反応をする正極活物質をその支持
体である正極集電体に保持してなる正極板、電解液を保
持するとともに負極板と正極板との間に介在して両極の
短絡を防止するセパレータからなっている。
【０００４】そして、上記正極板、セパレータ及び負極
板は、いずれも薄いシートないし箔状に成形されたもの
を順に積層、又は螺旋状に巻いて、気密構造を有する金
属ラミネート樹脂フィルムからなる電池容器に収納され
る。
板は、いずれも薄いシートないし箔状に成形されたもの
を順に積層、又は螺旋状に巻いて、気密構造を有する金
属ラミネート樹脂フィルムからなる電池容器に収納され
る。
【０００５】この非水電解質二次電池を電子機器に用い
る場合、単電池又は複数個の直列接続したものとして所
某の電圧を得るようにする。この単数又は複数個の電池
は、充放電制御回路とともに樹脂もしくは金属と樹脂か
らなる筐体に収納され、内容物を取り出せないよう封口
して電池パックとして用いられる。
る場合、単電池又は複数個の直列接続したものとして所
某の電圧を得るようにする。この単数又は複数個の電池
は、充放電制御回路とともに樹脂もしくは金属と樹脂か
らなる筐体に収納され、内容物を取り出せないよう封口
して電池パックとして用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】繰り返し充放電が可能
な二次電池は、高エネルギー密度化や、放電容量、高負
荷放電、低温放電などの高い放電性能とともに、急速充
電、低温充電などの高い充電性能を備えていることが望
ましい。非水電解質電池において、充電性能が劣ってい
ると、大電流での急速充電時に負極板の表面に金属リチ
ウムが樹枝状に析出してしまう。この樹枝上の金属リチ
ウムが成長すると、正極板に達して内部短絡を引き起こ
し、電池の発熱、破裂等が発生し、電池を装着する機器
やユーザーに損傷を与えてしまう。この問題を解決する
ための一つの手段として、負極の充電受け入れ性と正極
の充電受け入れ性を向上させる効果があるものと考えら
れる。
な二次電池は、高エネルギー密度化や、放電容量、高負
荷放電、低温放電などの高い放電性能とともに、急速充
電、低温充電などの高い充電性能を備えていることが望
ましい。非水電解質電池において、充電性能が劣ってい
ると、大電流での急速充電時に負極板の表面に金属リチ
ウムが樹枝状に析出してしまう。この樹枝上の金属リチ
ウムが成長すると、正極板に達して内部短絡を引き起こ
し、電池の発熱、破裂等が発生し、電池を装着する機器
やユーザーに損傷を与えてしまう。この問題を解決する
ための一つの手段として、負極の充電受け入れ性と正極
の充電受け入れ性を向上させる効果があるものと考えら
れる。
【０００７】ここで、本願発明者は、正極板の集電リー
ドがエレメントの巻き中心にあり、負極リードが巻き最
外周にある角型非水電解質電池を急速充電した後、ドラ
イ環境下において、前記急速充電した非水電解質電池を
解体して、電極を観察した結果、正極板の集電リード付
近に対向している負極板表面において単位面積当たりの
金属リチウムの析出量が最も多いことを見出した。
ドがエレメントの巻き中心にあり、負極リードが巻き最
外周にある角型非水電解質電池を急速充電した後、ドラ
イ環境下において、前記急速充電した非水電解質電池を
解体して、電極を観察した結果、正極板の集電リード付
近に対向している負極板表面において単位面積当たりの
金属リチウムの析出量が最も多いことを見出した。
【０００８】また、前記のようにして電池を解体して正
極板を取り出し、この正極板の集電リードに近い部分
と、中央付近と、集電リードから最も遠い部分から、２
×２ｃｍの寸法で正極板を切り出し、金属リチウムを参
照極として、ＥＣ／ＤＥＣ＝１：１、１ＭＬｉＣｌＯ4
電解液中で、電極電位を測定したところ、正極板の集電
リードに最も近い部分の正極板の電位が最も高いことも
見出した。
極板を取り出し、この正極板の集電リードに近い部分
と、中央付近と、集電リードから最も遠い部分から、２
×２ｃｍの寸法で正極板を切り出し、金属リチウムを参
照極として、ＥＣ／ＤＥＣ＝１：１、１ＭＬｉＣｌＯ4
電解液中で、電極電位を測定したところ、正極板の集電
リードに最も近い部分の正極板の電位が最も高いことも
見出した。
【０００９】これらの結果から、急速充電時における負
極板表面における金属リチウムの析出は、正極板各部に
おける正極活物質の充電深度が不均一であることが原因
の一つであると推定される。すなわち、正極板におい
て、最も導電パスの短い正極集電リード付近の正極活物
質の充電深度が深いために、その部分に対向する負極の
充電深度も高くなってしまい、金属リチウムの析出を引
き起こしたものと推定される。
極板表面における金属リチウムの析出は、正極板各部に
おける正極活物質の充電深度が不均一であることが原因
の一つであると推定される。すなわち、正極板におい
て、最も導電パスの短い正極集電リード付近の正極活物
質の充電深度が深いために、その部分に対向する負極の
充電深度も高くなってしまい、金属リチウムの析出を引
き起こしたものと推定される。
【００１０】正極板の厚さ方向での活物質の充電深度の
不均一が原因となって、その部分に対向する負極板への
金属リチウムの析出も考えられる。正極板の厚さ方向に
おいて、集電体に近接している正極活物質はほぼ均等な
充電深度であると考えられるが、集電体からの距離が長
いほど、集電体からの導電パスが良好である活物質のみ
充電深度が高いものと考えられる。集電体から最も長距
離に位置する正極板表面付近の活物質においては、前記
充電深度の不均一が顕著になるものと考えられる。すな
わち、正極板表面付近の正極活物質において、集電体か
らの導電パスが良好なものほど充電深度が高く、この部
分に対向する負極も充電深度が高くなって、金属リチウ
ムの析出を引き起こすものと考えられる。
不均一が原因となって、その部分に対向する負極板への
金属リチウムの析出も考えられる。正極板の厚さ方向に
おいて、集電体に近接している正極活物質はほぼ均等な
充電深度であると考えられるが、集電体からの距離が長
いほど、集電体からの導電パスが良好である活物質のみ
充電深度が高いものと考えられる。集電体から最も長距
離に位置する正極板表面付近の活物質においては、前記
充電深度の不均一が顕著になるものと考えられる。すな
わち、正極板表面付近の正極活物質において、集電体か
らの導電パスが良好なものほど充電深度が高く、この部
分に対向する負極も充電深度が高くなって、金属リチウ
ムの析出を引き起こすものと考えられる。
【００１１】したがって、急速充電時の負極表面におけ
る金属リチウムの析出を抑制するためには、正極板内の
各部における正極活物質の充電深度を均一なものにする
必要がある。
る金属リチウムの析出を抑制するためには、正極板内の
各部における正極活物質の充電深度を均一なものにする
必要がある。
【００１２】ここで、正極板内の各部における活物質の
充電深度を均一なものにするためには、正極合材中の導
電材を増量することも手段の一つとしてあげられる。し
かし、正極板製造工程中において合材ペースト中に混合
した導電剤は凝集する性質があり、正極板内での導電性
を確保するためには多量の導電剤を必要としてしまう
が、この手段によっては電極および電池のエネルギー密
度の低下につながり好ましくない。
充電深度を均一なものにするためには、正極合材中の導
電材を増量することも手段の一つとしてあげられる。し
かし、正極板製造工程中において合材ペースト中に混合
した導電剤は凝集する性質があり、正極板内での導電性
を確保するためには多量の導電剤を必要としてしまう
が、この手段によっては電極および電池のエネルギー密
度の低下につながり好ましくない。
【００１３】
【課題を解決する手段】そこで、本発明は、正極板内の
各部におい、正極活物質の充電深度の不均一が生じてし
まうという問題を鑑みてなされたものである。
各部におい、正極活物質の充電深度の不均一が生じてし
まうという問題を鑑みてなされたものである。
【００１４】本発明は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵
放出するリチウム遷移金属複合酸化物、導電剤および結
着剤を含む合剤を備えた多孔構造を有する非水電解質電
池用正極板において、電極内に存在する多孔中に炭素材
料からなる層を設けたことを特徴とする。
放出するリチウム遷移金属複合酸化物、導電剤および結
着剤を含む合剤を備えた多孔構造を有する非水電解質電
池用正極板において、電極内に存在する多孔中に炭素材
料からなる層を設けたことを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、リチウム遷移金属複合酸
化物と導電剤と結着剤を含む混合物に有機溶媒を加えた
合剤を集電体に塗布、乾燥した極板を、炭素質材料と増
粘剤と結着剤と分散剤を含む混合物中に浸漬、乾燥する
ことを特徴とする、電極内に存在する多孔中に炭素材料
からなる層を設けた非水電解質電池用正極の製造方法に
よるものである。
化物と導電剤と結着剤を含む混合物に有機溶媒を加えた
合剤を集電体に塗布、乾燥した極板を、炭素質材料と増
粘剤と結着剤と分散剤を含む混合物中に浸漬、乾燥する
ことを特徴とする、電極内に存在する多孔中に炭素材料
からなる層を設けた非水電解質電池用正極の製造方法に
よるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例にも
とづき図面を参照して説明する。
とづき図面を参照して説明する。
【００１７】［実施例１］図２は本発明になる非水電解
質二次電池の外観を示した図である。図２において、１
は非水電解質二次電池であり、２は金属ラミネート樹脂
フィルムケース、３および４は金属ラミネート樹脂フィ
ルムケースの熱溶着部、５は正極端子、６は負極端子で
ある。正極板、隔離体および負極板からなる電極群が非
水系の電解液（図示省略）とともに金属ラミネート樹脂
フィルムを熱溶着してなるラミネートフィルムケース２
に収納した。
質二次電池の外観を示した図である。図２において、１
は非水電解質二次電池であり、２は金属ラミネート樹脂
フィルムケース、３および４は金属ラミネート樹脂フィ
ルムケースの熱溶着部、５は正極端子、６は負極端子で
ある。正極板、隔離体および負極板からなる電極群が非
水系の電解液（図示省略）とともに金属ラミネート樹脂
フィルムを熱溶着してなるラミネートフィルムケース２
に収納した。
【００１８】正極活物質にはリチウムコバルト複合酸化
物を用いた。正極板は集電体としての厚さ１０μｍのア
ルミニウム箔に上記のリチウムコバルト複合酸化物を保
持したものである。多孔構造を有する正極板は、結着剤
であるポリフッ化ビニリデン６部と、導電剤であるアセ
チレンブラック３部と、活物質としてのリチウムコバル
ト複合酸化物９１部を混合し、適宜Ｎ−メチルピロリド
ンを加えてペースト状に調製した後、集電体であるアル
ミニウム箔の両面に塗布、乾燥することによって製作し
た。
物を用いた。正極板は集電体としての厚さ１０μｍのア
ルミニウム箔に上記のリチウムコバルト複合酸化物を保
持したものである。多孔構造を有する正極板は、結着剤
であるポリフッ化ビニリデン６部と、導電剤であるアセ
チレンブラック３部と、活物質としてのリチウムコバル
ト複合酸化物９１部を混合し、適宜Ｎ−メチルピロリド
ンを加えてペースト状に調製した後、集電体であるアル
ミニウム箔の両面に塗布、乾燥することによって製作し
た。
【００１９】次に、炭素材料としてのアセチレンブラッ
ク３０部と、増粘剤および結着剤であるポリフッ化ビニ
リデン１０部と、分散媒であるＮ−メチルピロリドン６
０部とを混合し、ペースト状に調製し、このペースト中
に前記の正極板を浸漬し、乾燥することによって、正極
板の孔中にアセチレンブラックの層を形成した。
ク３０部と、増粘剤および結着剤であるポリフッ化ビニ
リデン１０部と、分散媒であるＮ−メチルピロリドン６
０部とを混合し、ペースト状に調製し、このペースト中
に前記の正極板を浸漬し、乾燥することによって、正極
板の孔中にアセチレンブラックの層を形成した。
【００２０】負極板は、集電体の両面に、ホスト物質と
してのグラファイト（黒鉛）９２部と結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデン８部とを混合し、適宜Ｎ−メチルピ
ロリドンを加えてペースト状に調製したものを、集電体
としての厚さ１４μｍの銅箔の両面に塗布、乾燥するこ
とによって製作した。
してのグラファイト（黒鉛）９２部と結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデン８部とを混合し、適宜Ｎ−メチルピ
ロリドンを加えてペースト状に調製したものを、集電体
としての厚さ１４μｍの銅箔の両面に塗布、乾燥するこ
とによって製作した。
【００２１】隔離体はポリエチレン微多孔膜とし、ま
た、電解液は、ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレン
カーボネート：ジエチルカーボネート＝４：６（体積
比）の混合液とした。
た、電解液は、ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレン
カーボネート：ジエチルカーボネート＝４：６（体積
比）の混合液とした。
【００２２】極板の寸法は、正極板が厚さ１８０μｍ、
幅４９ｍｍ、セパレータが厚さ２５μｍ、幅５３ｍｍ、
負極板が厚さ１７０μｍ、幅５１ｍｍであり、順に重ね
合わせ、ポリエチレンの長方形状の巻芯を中心として、
その周囲に長円渦状に巻いた後、金属ラミネート樹脂フ
ィルムケースに収納した。
幅４９ｍｍ、セパレータが厚さ２５μｍ、幅５３ｍｍ、
負極板が厚さ１７０μｍ、幅５１ｍｍであり、順に重ね
合わせ、ポリエチレンの長方形状の巻芯を中心として、
その周囲に長円渦状に巻いた後、金属ラミネート樹脂フ
ィルムケースに収納した。
【００２３】図３は、図２に示した非水電解質二次電池
のＡ−Ａ′断面を示したものである。図３において、１
０は最外層の表面保護用の厚さ１２μｍのＰＥＴフィル
ム、１１はバリア層としての厚さ９μｍのアルミニウム
箔、１２は熱溶着層としての厚さ１００μｍの酸変性ポ
リエチレン層であり、気密封口用のラミネートフィルム
ケースは１０と１１と１２からなり、最外層の表面保護
用ＰＥＴフィルム１０とバリア層としてのアルミニウム
箔１１はウレタン系接着剤で接着した。
のＡ−Ａ′断面を示したものである。図３において、１
０は最外層の表面保護用の厚さ１２μｍのＰＥＴフィル
ム、１１はバリア層としての厚さ９μｍのアルミニウム
箔、１２は熱溶着層としての厚さ１００μｍの酸変性ポ
リエチレン層であり、気密封口用のラミネートフィルム
ケースは１０と１１と１２からなり、最外層の表面保護
用ＰＥＴフィルム１０とバリア層としてのアルミニウム
箔１１はウレタン系接着剤で接着した。
【００２４】また、図３において、正極リード端子５お
よび負極リード端子６は、厚さ５０から１００μｍの
銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属導体に、金属と
の接着層を形成する厚さ５０μｍの酸変性ＰＥ層を接着
し、その外側に電解液バリア層としての厚さ７０μｍの
エバール樹脂（クラレ製のエチレンビニルアルコール共
重合樹脂）層を設けたものである。これらを図３のよう
に重ねて接着すると良好な気密性が得られた。このよう
にして、設計容量５２０ｍＡｈの非水電解質電池を５０
個製作した。
よび負極リード端子６は、厚さ５０から１００μｍの
銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属導体に、金属と
の接着層を形成する厚さ５０μｍの酸変性ＰＥ層を接着
し、その外側に電解液バリア層としての厚さ７０μｍの
エバール樹脂（クラレ製のエチレンビニルアルコール共
重合樹脂）層を設けたものである。これらを図３のよう
に重ねて接着すると良好な気密性が得られた。このよう
にして、設計容量５２０ｍＡｈの非水電解質電池を５０
個製作した。
【００２５】［実施例２］実施例１において、正極板に
炭素材料層を設けるためのペーストの組成を、アセチレ
ンブラック４０部と、ポリフッ化ビニリデン２０部と、
Ｎ−メチルピロリドン４０部とした以外は、実施例１と
同じ設計容量５２０ｍＡｈの非水電解質電池を５０個製
作した。
炭素材料層を設けるためのペーストの組成を、アセチレ
ンブラック４０部と、ポリフッ化ビニリデン２０部と、
Ｎ−メチルピロリドン４０部とした以外は、実施例１と
同じ設計容量５２０ｍＡｈの非水電解質電池を５０個製
作した。
【００２６】［実施例３］正極板に炭素材料層を設ける
ためのペーストの組成を、グラファイト３０部と、ポリ
フッ化ビニリデン１０部と、Ｎ−メチルピロリドン６０
部とした以外は、実施例１と同じ設計容量５２０ｍＡｈ
の非水電解質電池を５０個製作した。
ためのペーストの組成を、グラファイト３０部と、ポリ
フッ化ビニリデン１０部と、Ｎ−メチルピロリドン６０
部とした以外は、実施例１と同じ設計容量５２０ｍＡｈ
の非水電解質電池を５０個製作した。
【００２７】［実施例４］正極板に炭素材料層を設ける
ためのペーストの組成を、ハードカーボン３０部と、ポ
リフッ化ビニリデン１０部と、Ｎ−メチルピロリドン６
０部とした以外は、実施例１と同じ設計容量５２０ｍＡ
ｈの非水電解質電池を５０個製作した。
ためのペーストの組成を、ハードカーボン３０部と、ポ
リフッ化ビニリデン１０部と、Ｎ−メチルピロリドン６
０部とした以外は、実施例１と同じ設計容量５２０ｍＡ
ｈの非水電解質電池を５０個製作した。
【００２８】［比較例］実施例１において、正極板に炭
素材料層を設けていない従来のものを用いた以外は、実
施例１と同じ設計容量５２０ｍＡｈの電池を５０個製作
した。
素材料層を設けていない従来のものを用いた以外は、実
施例１と同じ設計容量５２０ｍＡｈの電池を５０個製作
した。
【００２９】実施例１、２、３、４および比較例の電池
各１０セルを、１２００ｍＡ（設計容量に対して約２．
３ＣｍＡ相当；１ＣｍＡ＝５２０ｍＡ）の電流で４．１
Ｖまで３時間充電した後、ドライ雰囲気下で電池を解体
し、目視にて電極やセパレータの性状を観察した。その
結果、従来品に相当する比較例の電池の負極板表面に
は、一面に銀灰色の金属リチウムが析出しており、セパ
レータの負極板に接する面にまで金属リチウムが付着し
ていた。特に正極板の集電リードに近い部分の活物質に
対向する負極表面で金属リチウムの析出が著しかった。
これに対して、実施例１、２、３および４の電池の負極
板表面には、金属リチウムは全く析出してなかった。
各１０セルを、１２００ｍＡ（設計容量に対して約２．
３ＣｍＡ相当；１ＣｍＡ＝５２０ｍＡ）の電流で４．１
Ｖまで３時間充電した後、ドライ雰囲気下で電池を解体
し、目視にて電極やセパレータの性状を観察した。その
結果、従来品に相当する比較例の電池の負極板表面に
は、一面に銀灰色の金属リチウムが析出しており、セパ
レータの負極板に接する面にまで金属リチウムが付着し
ていた。特に正極板の集電リードに近い部分の活物質に
対向する負極表面で金属リチウムの析出が著しかった。
これに対して、実施例１、２、３および４の電池の負極
板表面には、金属リチウムは全く析出してなかった。
【００３０】また、電池を解体して取り出した正極板に
おいて、集電リードに最も近い部分、正極板中央付近、
集電リードから最も距離が長い部分を２×２ｃｍの寸法
で切り出して、金属リチウムを参照極として、ＥＣ／Ｄ
ＥＣ＝１：１、１ＭＬｉＣｌＯ4電解液中で、電極電位
を測定した。比較例の場合、正極板の集電リードに最も
近い部分の電位が最も高く、集電リードから距離が長く
なるにしたがって、電位が低くなっていた。一方、本発
明実施例の場合、サンプルを切り出した正極板の場所に
依存せず、電位はほぼ同じであった。
おいて、集電リードに最も近い部分、正極板中央付近、
集電リードから最も距離が長い部分を２×２ｃｍの寸法
で切り出して、金属リチウムを参照極として、ＥＣ／Ｄ
ＥＣ＝１：１、１ＭＬｉＣｌＯ4電解液中で、電極電位
を測定した。比較例の場合、正極板の集電リードに最も
近い部分の電位が最も高く、集電リードから距離が長く
なるにしたがって、電位が低くなっていた。一方、本発
明実施例の場合、サンプルを切り出した正極板の場所に
依存せず、電位はほぼ同じであった。
【００３１】また、１ＣｍＡ（＝５２０ｍＡ）／４．１
Ｖで３時間充電した時の充電曲線を図１に示す。図１に
おいて、Ａは実施例１、２、３および４の電池の充電曲
線を、Ｂは比較例の充電曲線を示す。図１より、本発明
実施例１、２、３および４の電池は比較例の電池と比べ
て、充電時の分極が小さかった。すなわち、正極板に炭
素材料層を設けることによって、正極板の分極を小さく
できたものである。
Ｖで３時間充電した時の充電曲線を図１に示す。図１に
おいて、Ａは実施例１、２、３および４の電池の充電曲
線を、Ｂは比較例の充電曲線を示す。図１より、本発明
実施例１、２、３および４の電池は比較例の電池と比べ
て、充電時の分極が小さかった。すなわち、正極板に炭
素材料層を設けることによって、正極板の分極を小さく
できたものである。
【００３２】次に、実施例１、２、３、４および比較例
の電池各４０セルを、室温にて各１０セルづつ、充電電
流１ＣｍＡ、２ＣｍＡ、３ＣｍＡ、５ＣｍＡで４．１Ｖ
まで３時間充電した後、１ＣｍＡで２．７５Ｖまで放電
したときの平均放電容量を表１に示す。
の電池各４０セルを、室温にて各１０セルづつ、充電電
流１ＣｍＡ、２ＣｍＡ、３ＣｍＡ、５ＣｍＡで４．１Ｖ
まで３時間充電した後、１ＣｍＡで２．７５Ｖまで放電
したときの平均放電容量を表１に示す。
【００３３】
【００３４】
【表１】
【００３５】表１より、本発明になる実施例１、２、３
および４の電池は、急速充電性能に優れていることがわ
かる。これは、比較例の電池を急速充電した時、負極板
表面に金属リチウムが析出し、この金属リチウムの大部
分は放電反応に関与しないため、高率充電時の放電容量
が小さくなるのに対して、本発明になる実施例１、２、
３および４の電池では、正極板の多孔中に炭素材料層を
設けたことによって、負極表面に析出する金属リチウム
の析出が抑制されたために、高率充電時においても放電
容量の減少が小さかったものと考えられる。
および４の電池は、急速充電性能に優れていることがわ
かる。これは、比較例の電池を急速充電した時、負極板
表面に金属リチウムが析出し、この金属リチウムの大部
分は放電反応に関与しないため、高率充電時の放電容量
が小さくなるのに対して、本発明になる実施例１、２、
３および４の電池では、正極板の多孔中に炭素材料層を
設けたことによって、負極表面に析出する金属リチウム
の析出が抑制されたために、高率充電時においても放電
容量の減少が小さかったものと考えられる。
【００３６】本発明に使用する発電要素としては、実施
例で述べた正極板・セパレータ・負極板を巻回した形状
に限定されるものではなく、箔状に成形した平板状の極
板を積層した形状等も使用可能である。
例で述べた正極板・セパレータ・負極板を巻回した形状
に限定されるものではなく、箔状に成形した平板状の極
板を積層した形状等も使用可能である。
【００３７】さらに、前記実施例においては、正極材料
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてリチウムコ
バルト複合酸化物を使用しているが、これに限定される
ものではなく、この化合物の結晶中においてコバルト原
子の占める格子位置の一部またはすべてを、ニッケル、
マンガン、アルミニウムなどの１種または２種以上の遷
移金属原子で置換したものでもよい。
たるリチウムを吸蔵放出可能な化合物としてリチウムコ
バルト複合酸化物を使用しているが、これに限定される
ものではなく、この化合物の結晶中においてコバルト原
子の占める格子位置の一部またはすべてを、ニッケル、
マンガン、アルミニウムなどの１種または２種以上の遷
移金属原子で置換したものでもよい。
【００３８】さらに、前記実施例においては、負極材料
たる化合物としてグラファイトを使用しているが、その
他に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウ
ムとの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3、ＷＯ2、ＭｏＯ2等の遷移金
属酸化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Ｌ
ｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチウム、もしくは金属リチウ
ム箔、又はこれらの混合物を用いてもよい。
たる化合物としてグラファイトを使用しているが、その
他に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウ
ムとの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3、ＷＯ2、ＭｏＯ2等の遷移金
属酸化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Ｌ
ｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチウム、もしくは金属リチウ
ム箔、又はこれらの混合物を用いてもよい。
【００３９】さらに、電解液溶媒として、実施例ではエ
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶液
を用いているが、これに限定されるものではなく、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物を使用してもよい。
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶液
を用いているが、これに限定されるものではなく、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物を使用してもよい。
【００４０】さらに、実施例では、隔離体としては絶縁
性のポリエチレン微多孔膜を使用し、これに電解液を含
浸したものを使用したが、これ以外にも高分子固体電解
質、高分子固体電解質に電解液を含有させたゲル状電解
質等も使用できる。また、絶縁性の微多孔膜と高分子固
体電解質等を組み合わせて使用してもよい。さらに、高
分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を使用
する場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔中に含
有させる電解液とが異なっていてもよい。
性のポリエチレン微多孔膜を使用し、これに電解液を含
浸したものを使用したが、これ以外にも高分子固体電解
質、高分子固体電解質に電解液を含有させたゲル状電解
質等も使用できる。また、絶縁性の微多孔膜と高分子固
体電解質等を組み合わせて使用してもよい。さらに、高
分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を使用
する場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔中に含
有させる電解液とが異なっていてもよい。
【００４１】さらに、実施例において、正極板の孔中に
高導電体層を形成する際に用いたペーストは、導電剤と
増粘剤および結着剤であるポリフッ化ビニリデンと分散
媒であるＮ−メチルピロリドンを混合したものを用いた
が、これらの比率を変えることによって、正極板の多孔
中に設ける炭素材料層の厚みを調整することができる。
炭素材料層を設けるためのペーストの組成は、製作した
正極板の空孔の量および径に対応して適宜かえると良
い。
高導電体層を形成する際に用いたペーストは、導電剤と
増粘剤および結着剤であるポリフッ化ビニリデンと分散
媒であるＮ−メチルピロリドンを混合したものを用いた
が、これらの比率を変えることによって、正極板の多孔
中に設ける炭素材料層の厚みを調整することができる。
炭素材料層を設けるためのペーストの組成は、製作した
正極板の空孔の量および径に対応して適宜かえると良
い。
【００４２】また、実施例においては、炭素材料として
アセチレンブラックを用いたが、これに限定されるもの
ではなく、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカー
ボン、あるいはこれらの複合材料など、導電性の高い炭
素材料であればどれを使用してもよい。
アセチレンブラックを用いたが、これに限定されるもの
ではなく、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカー
ボン、あるいはこれらの複合材料など、導電性の高い炭
素材料であればどれを使用してもよい。
【００４３】また、増粘剤および結着剤としてポリフッ
化ビニリデンを用いたが、これに限定されるものではな
く、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料、ポリテト
ラフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
の結着性の高い高分子材料が使用できる。
化ビニリデンを用いたが、これに限定されるものではな
く、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料、ポリテト
ラフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
の結着性の高い高分子材料が使用できる。
【００４４】
【発明の効果】本発明になる正極板は多孔構造を有し、
正極の多孔の中に炭素材料層が設けられている。炭素材
料層は高導電体であるため、正極板の厚さ方向の電導度
は正極板のあらゆる部分で均一となる。その結果、急速
充電時においても、正極板のあらゆる部分での活物質の
充電深度は均一となり、正極板と対向する負極板の表面
における金属リチウムの析出を抑制して、電池の急速充
電時の安全化を確保できる。本発明になる正極板を使用
した非水電解質電池は、携帯用電子機器の電源としてき
わめて有益である。
正極の多孔の中に炭素材料層が設けられている。炭素材
料層は高導電体であるため、正極板の厚さ方向の電導度
は正極板のあらゆる部分で均一となる。その結果、急速
充電時においても、正極板のあらゆる部分での活物質の
充電深度は均一となり、正極板と対向する負極板の表面
における金属リチウムの析出を抑制して、電池の急速充
電時の安全化を確保できる。本発明になる正極板を使用
した非水電解質電池は、携帯用電子機器の電源としてき
わめて有益である。
【００４５】
【図１】本発明になる実施例および比較例の急速充電時
の充電曲線。
の充電曲線。
【図２】本発明になる非水電解質二次電池の外観を示し
た図。
た図。
【図３】本発明になる非水電解質二次電池のＡ−Ａ′断
面図。
面図。
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムイオンを可逆的に吸蔵放出する
リチウム遷移金属複合酸化物、導電剤および結着剤を含
む合剤を備えた多孔構造を有し、多孔中に炭素材料から
なる層を設けたことを特徴とする非水電解質電池用正
極。 - 【請求項２】リチウム遷移金属複合酸化物と導電剤と結
着剤を含む混合物に有機溶媒を加えた合剤を集電体に塗
布、乾燥した極板を、炭素質材料と増粘剤と結着剤と分
散剤を含む混合物中に浸漬、乾燥することを特徴とす
る、請求項１記載の非水電解質電池用正極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010939A JP2000208135A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 非水電解質電池用正極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010939A JP2000208135A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 非水電解質電池用正極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208135A true JP2000208135A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11764198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11010939A Pending JP2000208135A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 非水電解質電池用正極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208135A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100450109B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2004-09-24 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 비수계 이차전지와 그 제조법 |
| JP2006179320A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用電極板及びその製造方法 |
| CN105406082A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-16 | 佛山市南海区欣源电子有限公司 | 一种高倍率锂离子电池正极复合极片及其制备方法 |
-
1999
- 1999-01-19 JP JP11010939A patent/JP2000208135A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100450109B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2004-09-24 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 비수계 이차전지와 그 제조법 |
| JP2006179320A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用電極板及びその製造方法 |
| CN105406082A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-16 | 佛山市南海区欣源电子有限公司 | 一种高倍率锂离子电池正极复合极片及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051213 |